2018-2019學(xué)年高中生物 第四章 光合作用和細(xì)胞呼吸 第二節(jié) 光合作用 第2課時 光合色素與光能的捕獲學(xué)案 蘇教版必修1.doc

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第2課時　光合色素與光能的捕獲 　　　　　　　　　　　　　　　　1.葉綠體中的色素存在類囊體膜上，主要有胡蘿卜素、 葉黃素、葉綠素a和葉綠素b。 2．類胡蘿卜素由胡蘿卜素和葉黃素組成，主要吸收 藍(lán)紫光；葉綠素a和葉綠素b組成葉綠素，主要吸收 紅光和藍(lán)紫光。 3．提取葉綠體中的色素用無水乙醇，因?yàn)槿~綠體中 的色素能夠溶解在無水乙醇等有機(jī)溶劑中。 4．分離色素利用紙層析法，葉綠體中的色素在層析 液中溶解度不同，在濾紙上擴(kuò)散的速度也不同，溶解 度越大，擴(kuò)散越快，擴(kuò)散的距離就越遠(yuǎn)。 5．在濾紙上擴(kuò)散距離從近到遠(yuǎn)依次是葉綠素b、葉綠 素a、葉黃素和胡蘿卜素。 一、提取和分離葉綠體中的光合色素 1．原理 (1)無水乙醇能夠溶解綠葉中的各種光合色素。 (2)色素在層析液中的溶解度不同，因而在濾紙上的擴(kuò)散速度也有差異。 2．步驟 (1)提取色素： (2)制備濾紙條： 將準(zhǔn)備好的略短于燒杯高度、寬1 cm的干燥濾紙條，在其一端剪去兩角，然后在距該端大約1 cm處用鉛筆畫一條細(xì)線。 (3)畫濾液細(xì)線：用毛細(xì)吸管吸取少量濾液，沿鉛筆畫的細(xì)線畫一條細(xì)而直的濾液細(xì)線，吹干后重復(fù)畫若干次。 (4)分離色素：如下圖所示。 (5)觀察結(jié)果：如下圖所示。 二、葉綠體中光合色素的功能 1．葉綠素：主要吸收紅光和藍(lán)光。 2．胡蘿卜素和葉黃素 (1)主要吸收藍(lán)紫光。 (2)保護(hù)葉綠素免遭強(qiáng)光傷害。 1．判斷下列說法的正誤 (1)只有無水乙醇能夠溶解葉綠體色素() (2)色素在層析液中的溶解度越大，在濾紙上的擴(kuò)散速度越快(√) (3)研磨時加入碳酸鈣的目的是保護(hù)色素(√) (4)層析時需要干燥濾紙(√) (5)畫濾液細(xì)線的標(biāo)準(zhǔn)是細(xì)、直、齊() (6)葉綠體色素都能吸收藍(lán)紫光(√) 2．從新鮮的菠菜葉片提取葉綠體色素，發(fā)現(xiàn)提取液明顯偏黃綠色，最可能的原因是(　　) A．加入的二氧化硅太多 B．沒有加入碳酸鈣 C．過濾不徹底 解析：選B　提取色素時加入二氧化硅的目的是為了研磨充分，加入的二氧化硅太多不會導(dǎo)致提取液偏黃；加入碳酸鈣的目的是保護(hù)色素，因?yàn)槿~綠體中的葉綠素不穩(wěn)定，容易被破壞，所以沒有加入碳酸鈣會導(dǎo)致提取液明顯偏黃綠色；過濾不徹底不影響葉綠素的含量。 3．實(shí)驗(yàn)中，從菠菜葉片中提取葉綠體色素常用的溶劑為(　　) A．1% NaOH　　 B．水　　　　　 　C．無水乙醇 解析：選C　由于葉片中葉綠素色素不溶于水，但能溶于有機(jī)溶劑，所以在從菠菜葉片中提取葉綠素色素常用的溶劑為無水乙醇或丙酮等有機(jī)溶劑。 4．在進(jìn)行“提取和分離葉綠體中的光合色素”實(shí)驗(yàn)中，為了保護(hù)色素加入的物質(zhì)是(　　) A．無水乙醇 B．碳酸鈣 C．二氧化硅 解析：選B　加入少量CaCO3，可以中和細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)酸，防止有機(jī)酸奪取葉綠素中的鎂離子而破壞葉綠素，從而起到保護(hù)色素的作用。 5．在進(jìn)行色素的提取和分離的實(shí)驗(yàn)時不讓層析液觸及濾液細(xì)線的原因是(　　) A．濾紙上幾種色素會擴(kuò)散不均勻而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果 B．濾紙上的濾液細(xì)線會變粗而使色素太分散 C．色素會溶解在層析液中而使實(shí)驗(yàn)失敗 解析：選C　濾液細(xì)線不能觸及層析液，否則色素溶解到層析液中，將得不到清晰的色素帶。 6.葉綠體中有多種色素，可以用紙層析方法將它們分離。右圖為紙層析結(jié)果示意圖，其中Ⅳ是(　　) A．葉綠素a B．葉綠素b C．葉黃素 解析：選B　用紙層析法分離葉綠體中色素時，所得濾紙條上應(yīng)該有四條色素帶，從上到下依次是胡蘿卜素(橙黃色)、葉黃素(黃色)、葉綠素a(藍(lán)綠色)、葉綠素b(黃綠色)。所以Ⅳ是葉綠素b。 7．對綠色植物光合作用最有效的一組光是(　　) A．紅光和藍(lán)綠光 B．紅光和藍(lán)紫光 C．紅光和橙光 解析：選B　葉綠素a和葉綠素b主要吸收藍(lán)紫光和紅光；胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍(lán)紫光，所以對綠色植物光合作用最有效的一組光是紅光和藍(lán)紫光。  核心要點(diǎn)(一) 對“提取和分離葉綠體中的光合色素”實(shí)驗(yàn)分析 1．原理剖析 (1)提取色素：葉綠體中的各種光合色素能夠溶解在無水乙醇、丙酮等有機(jī)溶劑中。 (2)分離色素：葉綠體中的色素都能溶解在層析液中，在層析液中的溶解度不同；溶解度大的色素分子隨層析液在濾紙上擴(kuò)散快，反之則慢，所以不同色素可以在濾紙上因擴(kuò)散速度不同而分開，各種色素在濾紙上形成不同的色素帶。 2．試劑及對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析 試劑 作用 缺少或替換的實(shí)驗(yàn)結(jié)果 無水乙醇 溶解光合色素 用水替換，提取不到光合色素 碳酸鈣 保護(hù)葉綠素 缺少，葉綠素被破壞，濾紙條上不會出現(xiàn)藍(lán)綠色或黃綠色的色素帶，或色素帶窄 二氧化硅 研磨充分 缺少二氧化硅，色素帶窄或不出現(xiàn) 層析液 使色素隨層析液在濾紙條上擴(kuò)散開來，使色素分離 3.實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵點(diǎn)分析 成功的關(guān)鍵點(diǎn) 理由 葉片新鮮、墨綠色 保證色素的含量 研磨迅速、充分 葉綠素不穩(wěn)定，易被破壞，保證提取到較多的葉綠素；減少無水乙醇的揮發(fā)量 收集濾液后，及時用棉塞塞緊試管口 防止無水乙醇的揮發(fā) 制備濾紙條剪去兩角 減少邊緣效應(yīng)，使色素在濾紙上擴(kuò)散均勻 濾液細(xì)線要細(xì)、直、齊、重復(fù) 細(xì)、直、齊：色素帶分離清晰；重復(fù)：增加色素的含量，增大色素帶的寬度 濾液細(xì)線不能觸及層析液 觸及層析液會使色素溶解在層析液中，導(dǎo)致濾紙條上無清晰色素帶 [名師點(diǎn)撥]　防止無水乙醇和層析液過度揮發(fā)的措施 (1)迅速研磨。 (2)濾液收集完畢后，及時用棉塞塞緊試管口。 (3)層析時用培養(yǎng)皿覆蓋燒杯。 [題組沖關(guān)] 1．紙層析法分離光合色素時，可用試管代替燒杯進(jìn)行層析。下列分離裝置示意圖正確的是(　　) 解析：選C　層析液容易揮發(fā)，需要用棉塞塞緊管口，另外濾液細(xì)線若觸到層析液，則色素會溶解在層析液中，濾紙條上得不到色素帶。 2．對提取光合色素、進(jìn)行紙層析分離實(shí)驗(yàn)中各種現(xiàn)象的解釋，正確的是(　　) A．未見色素帶，說明材料可能為黃化葉片 B．色素始終在濾紙上，是因?yàn)樯夭蝗苡趯游鲆? C．提取液呈綠色，是由于含有葉綠素a和葉綠素b較多 D．葉黃素排在濾紙條最前方，是因?yàn)槠湓谔崛∫褐械娜芙舛茸罡? 解析：選C　未見色素帶，其原因是操作失誤；葉綠體中的色素能夠溶解在有機(jī)溶劑乙醇、層析液等中；由于葉綠素含量比類胡蘿卜素多且葉綠素呈現(xiàn)綠色，所以，提取液呈綠色；胡蘿卜素在層析液(而不是提取液)中擴(kuò)散得最快。 核心要點(diǎn)(二)光合色素與光能的捕獲 1．恩吉爾曼的實(shí)驗(yàn) (1)實(shí)驗(yàn)設(shè)計： 裝片 實(shí)驗(yàn)操作 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 水綿和能運(yùn)動的好氧細(xì)菌制成的臨時裝片 沒有空氣的黑暗環(huán)境，用極細(xì)光束照射水綿 細(xì)菌聚集在被光束照射的葉綠體部位 置于光下 細(xì)菌分布于葉綠體所有受光部位 光通過三棱鏡照射水綿 細(xì)菌大量聚集在紅光和藍(lán)光區(qū)的葉綠體部位 (2)實(shí)驗(yàn)結(jié)論： ①葉綠體是進(jìn)行光合作用的場所。 ②葉綠體中的光合色素能夠有效吸收和利用紅光和藍(lán)紫光。 ③O2是由葉綠體釋放的。 [名師點(diǎn)撥]　實(shí)驗(yàn)設(shè)計的巧妙之處 (1)選材巧妙。 ①水綿的葉綠體為螺旋帶狀，便于觀察。 ②好氧細(xì)菌聚集的部位和多少可以確定氧氣的釋放位置和多少。 (2)對照實(shí)驗(yàn)的巧妙。 ①進(jìn)行黑暗和曝光的對比實(shí)驗(yàn)，明確實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全是由光照引起的。 ②臨時裝片放在黑暗沒有空氣的環(huán)境中，排除了大氣中氧氣對實(shí)驗(yàn)的影響。 2．色素的種類和吸收光譜 圖示僅表明葉綠素對紅光和藍(lán)光的吸收量較大，對黃綠光的吸收量較小，并非不吸收；而類胡蘿卜素的曲線也僅表示對藍(lán)紫光的吸收量較大，對其他光吸收量較小。 [題組沖關(guān)] 3．恩吉爾曼將載有水綿和好氧細(xì)菌的臨時裝片放在沒有空氣的黑暗環(huán)境中，進(jìn)行局部照光處理。這個實(shí)驗(yàn)的目的是證明(　　) A．光合作用需要光 B．產(chǎn)生氧氣需要光 C．光合作用產(chǎn)生的氧氣來自于水 D．光合作用中氧氣由葉綠體釋放 解析：選D　沒有空氣的黑暗環(huán)境排除了光照和氧氣對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，局部照光證明光合作用中氧氣由葉綠體釋放。 4．下圖為正常綠色植物的葉綠素a的吸收光譜、葉綠體色素總吸收光譜以及光合作用的作用光譜(作用光譜代表各種波長下植物的光合作用效率)，以下對該圖的分析錯誤的是(　　) A．圖示表明葉綠素a主要吸收紅光和藍(lán)光 B．總吸收光譜是代表葉綠體四種色素對光能的吸收 C．圖示表明只有葉綠素a吸收的光能才能用于光合作用 D．總吸收光譜與光合作用的作用光譜基本一致，說明葉綠體色素吸收光能都能參加光合作用 解析：選C　 圖示中，葉綠素a的吸收值有兩個波峰，主要集中于紅光和藍(lán)光區(qū)；總吸收光譜是指葉綠體色素總吸收值，葉綠體含四種光合色素；圖示中，作用光譜的變化趨勢與總吸收光譜非常相似，說明色素吸收的光均可用于光合作用。